Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Design of 4-Way Wilkinson Divider with Waveguide to Stripline Transition Used in The Monopulse Radar Front-end

도파관 천이 구조를 갖는 모노펄스 레이더용 4-Way 윌킨슨 분배기 설계

  • Koh, Young-Mok (Department of Electronic Engineering, Kwangwoon University) ;
  • Ra, Keuk-Hwan (Department of Electronic Engineering, Kwangwoon University)
  • Received : 2010.08.25
  • Accepted : 2010.11.10
  • Published : 2010.11.25
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Abstract

From the present paper we researched about the design of 4-Way Wilkinson divider with waveguide to stripline transition which used to split the LO signal with equi-amplitude and equi-phase in the X-Band Monopulse radar RF front-end. The monopulse radar front end operating in the X-Band is composed of 3 waveguide reception mixers which down convert sum, azimuth and elevation signal to IF and one SSB waveguide mixers which generate X-Band test signal. It is required the 4-way divider with low loss, equi amplitude and equiphase splitting the LO signal to provide the LO signal to each mixer consisting RF frontend. In this paper we designed and fabricated the 4-Way Wilkinson divider with waveguide transition to divide the LO signal into equi-amplitude and equi-phase. The fabricated Wilkinson divider have the insertion loss 6.8dB, VSWR 1.06~1.28, and phase balance maximum 4.5degree for each output ports.

본 논문에서는 X-Band 모노펄스 레이더 RF 프론트 엔드에서 국부발진 신호를 동일 진폭, 동일 위상으로 분배하는 도파관 천이 구조를 갖는 4-Way 윌킨슨 분배기 설계에 대해 연구하였다. X-Band에서 동작하는 모노펄스 레이더 프론트 엔드는 합, 방위각 및 고각 신호를 하강변환 하는 3개의 도파관 수신믹서와 체계 연동시 X-Band 시험신호를 발생하는 SSB 도파관 믹서로 구성된다. 프론트 엔드를 구성하는 각 믹서에 국부발진(LO : Local oscillator) 신호를 입력하기 위해서는 저 손실 특성을 가지면서 동일 전력 레벨과 동 위상으로 LO 전력을 분배하는 4-Way 분배기가 요구된다. 본 논문에서는 저 손실, 동위상으로 LO 신호를 분배하기 위해 도파관 천이 구조를 갖는 4-Way 윌킨슨 분배기를 설계/제작 하였다. 제작된 윌킨슨 전력 분배기는 X-Band에서 삽입손실이 평균 6.8dB, VSWR은 1.06~1.28였으며, 이때 각 단자 출력 위상차는 최대 4.5도 이내를 유지하였다.

Keywords

References

  1. Merrill Skolnkik, Introduction to RADAR Systems 3rd Ed., McGraw-Hill, pp. 210-238, 2001.
  2. 고영목, 이상웅, 나극환, 신철재, "초 광대역 Wilkinson Power Divider/Combiner 설계에 관한 연구", 한국전자파기술학회, 종합학술발표회 논문집, pp. 113-116, 1991.
  3. I. Stone, J. Goel, G. Gransky, "An 18GHz 8 Way Radial combiner", IEEE MTT conference, E-5, pp.163-165, 1983.
  4. Muraguchi. O, M.Y.Takeshi and Y. Naito, "Optimum design of 3-dB Branch-line couplers using microstrip lines", IEEE Trans. MTT., vol. MTT-31, Aug., pp. 674-678, 1983.
  5. E. J. Wilkinson, "An N-Way Hybrid power divider", IRE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-8, pp. 116-118, Jan. 1960.
  6. P. W. Peterson, "N-terminal power dividers", IRE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-9, pp. 571, Nov. 1961.
  7. J. J. Taub and B. Fitzgerald, "A note on N-Way hybrid power dividers", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-12, pp. 260-261, Mar. 1964.
  8. J. J. Taub and G. P. Kurpis, "A more general N-Way hybrid power divider", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-17, pp. 406-408, July. 1969.
  9. J. R. James, P. S. Hall, Handbook of Microstrip Antennas Vol. 2, Peter Peregrinus Ltd., London, 1989.
  10. Cohn. S.B, "A class of broadband three-port to TEM hybrids", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-16, no. 2, pp.110-118, Feb. 1968.
  11. Harlan Howe. JR., Stripline circuit design, pp.102-109, Artech House, Dedham, Mass., 1974
  12. R. H. Knerr, "A new type of waveguide- to-stripline transition," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-16, pp.192-194, Mar. 1968.
  13. Hui-Wen Yao, Am Abdelmonem, Ji-Fuh Liang, and Kawthar A. Zaki, "Analysis and Design of Microstrip-to- Waveguide Transitions", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 42, no. 12, pp.2371-,2380, Dec. 1994. https://doi.org/10.1109/22.339769
  14. B. Glance, R. Trumbarulo, "A Waveguide to suspended stripline transition", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. MTT-21, pp 117-118, Feb. 1973.
  15. Y.C. Shih, T.N. Ton, L.Q. Bui, "Waveguide- to-microstrip transitions for millimeter wave applications", IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., pp. 473-475, 1988.
  16. Y.C. Leong, S. Weinreb, "Full band waveguide-to-microstrip probe transitions", IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., pp. 1435-1438, 1999.
  17. W. Grabherr, W. Menzel, "A new transition from microstrip line to rectangular waveguide", 22nd European Microwave Conf., 1992, Helsinki, Finland, pp. 1170-1175.